DESIGN DE PROJETOS COMPLEXOS: IMPLICAÇÕES AMBIENTAIS NO USO DAS MANUFATURAS SUBTRATIVAS

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DESIGN DE PROJETOS COMPLEXOS: IMPLICAÇÕES

AMBIENTAIS NO USO DAS MANUFATURAS SUBTRATIVAS

DESIGNING COMPLEX PROJECTS: THE ENVIRONMENTAL IMPLICATIONS IN THE USE OF

SUBTRACTIVE MANUFACTURING PROCESSES

JÚLIA SOUZA ABRÃO | UFU

VIVIANE G. A. NUNES, PhD. | UFU

RESUMO

A revolução ocorrida nos processos de fabricação, que se tornaram digitais com máquinas controladas por pa- râmetros computacionais, contribuiu para o surgimento dos softwares de modelagem, nos quais a criação se tornou quase irrestri-ta e muito mais complexa. A relação entre design e produção foi reconfigurada, possibiliirrestri-tando ao designer o controle de todo o processo, desde a criação até a fabricação dos objetos. Ao mesmo tempo, a Fabricação Digital (FD) também trouxe muitos desafios, principalmente aqueles relacionados ao meio ambiente. Especialmente no caso das máquinas fresado-ras de comando numérico computadorizado (CNC), o alto volume de resíduos resultante de projetos com alta complexi-dade formal é preocupante. Este artigo, parte de uma pesquisa de mestrado em andamento, busca discutir as relações entre projeto e produção de objetos de pequena e média complexidade, especificamente os relacionados aos processos de fabricação subtrativa, ou seja, de fresadoras CNC. A metodologia adotada nesse trabalho baseia-se na revisão de lite-ratura, cujos referenciais teóricos preliminares estão associados à Fabricação Digital; Design e Processos de Fabricação; e Sustentabilidade. Os resultados iniciais apontam para a desarticulação entre as diretrizes projetuais orientadas ao design sustentável, as geometrias complexas e os processos de fabricação digital, democratizados a partir da disseminação do acesso às tecnologias. Além disso, observa-se a necessidade de atualização nos conteúdos curriculares em disciplinas de projeto que respondam às novas demandas tecnológicas, tendo em mente aos limites ambientais do planeta.

PALAVRAS CHAVE

Fabricação Digital; Processo de projeto; Design Sustentável; Manufatura Subtrativa; CNC Fresadora

ABSTRACT

The revolution in the manufacturing processes with machines controlled by computational parameters, contributed to the emerging of the modeling software, in which the creation has become almost unrestricted and much more complex. The rela-tionship between design and production has been reconfigured, thus permitting the designer to control the entire process from creation to manufacturing. At the same time, the Digital Manufacturing (DM) has brought many challenges, especially those re-lated to the environment. Especially in the case of the production by CNC cutting and router machines, the high volume of waste resulting from projects with high formal complexity is an issue of great concern. This research, part of a masters investigation, aims to discuss the relationship between design and production of objects with small and medium complexity, specifically those related to the subtractive manufacturing CNC processes. The methodology adopted within this work is based on the literature review, whose preliminary theoretic references are associated with Digital Manufacturing; Design and Manufacturing Processes and Sustainability. The initial outcomes point to the disarticulation among the project guidelines oriented to the sustainable design, the complex geometries and the digital fabrication processes, which have been democratized from the diffusion of the technologies. Moreover, it is possible to observe the need of updating the curriculum of the design disciplines in order to respond better to the technological demands, but also having in mind the environmental limits of the planet.

KEY WORDS

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Design de projetos complexos: implicações ambientais no uso das manufaturas subtrativas | J. S. Abrão & V. G. A. Nunes https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2019.v5.n5.123-134

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Mix Sustentável | Florianópolis | v.5 | n.5 | p.123-134 | dez. | 2019

1. INTRODUÇÃO

Nas últimas décadas, a tecnologia vem progredindo cada vez mais e com maior velocidade, difundindo-se em diversas áreas, e reconfigurando a relação entre criação de projeto e produção (PUPO, 2009). Tal avanço contribui diretamente para induzir novos modos de projetar, principalmente no campo do design. Nesse cenário, um processo inovador de criação se constitui pela união das tecnologias de fabricação aos novos campos computacionais - os chamados softwares de modelagem, trazendo a possibilidade de criação e produ-ção de projetos altamente complexos. A Fabricaprodu-ção Digital (FD), como é conhecida ocorre, portanto, digitalmente e con-trolada por parâmetros computacionais, tornando possível a fabricação de peças bidimensionais e até tridimensionais.

Esse método de fabricação, denominado file-to-factory (do arquivo para a fábrica), subtrai etapas de representa-ções entre o projetista e o produto final (BARBOSA NETO et al., 2014). Neste processo, não apenas o projeto é desen-volvido digitalmente, mas também a sua produção ocorre por meio da fabricação digital, possibilitando ao designer controlar todo o processo, desde a criação até a produção.

Essa tipologia de manufatura apresenta grandes van-tagens em sua utilização, e pode gerar benefícios a vá-rias áreas, tais como: saúde, economia, educação, dentre outros. Contudo, a fabricação digital apresenta também muitos desafios a serem superados tendo em vista, prin-cipalmente, as questões relacionadas ao meio ambiente. A maior preocupação está relacionada ao alto volume de material descartado durante os processos produtivos que utilizam a fabricação subtrativa. Especialmente nos projetos cujas formas são altamente complexas, mesmo havendo uma etapa de planejamento dos cortes, ainda existem problemas relacionados à geração de peças pe-quenas com pouca possibilidade de reaproveitamento, o que resulta em sérios impactos ambientais.

Este trabalho baseia-se nos referenciais teóricos asso-ciados aos temas da Fabricação Digital (de forma amplia-da), dos Processos de Projeto e da Sustentabilidade, tendo como aspectos específicos a Manufatura Subtrativa e de Diretrizes de Projeto Sustentáveis.

De forma ampliada, a pesquisa de mestrado em anda-mento, tem como principal objetivo discutir as diretrizes projetuais para objetos de pequena e média complexida-de, no sentido de orientar processos de fabricação digital, visando a um processo de design e de produção mais sus-tentável (figura 1). Para tanto, deverão ser estabelecidos comparativos entre as estratégias de projeto e produção, em estudos específicos, tanto do ensino do projeto do produto quanto das tecnologias produtivas digitais.

Figura 01 - Visão sistêmica do problema Fonte: Elaborado pelo autor

2. METODOLOGIA

A pesquisa geral é orientada por metodologia qualitativa, de caráter exploratório e utiliza o método da pesquisa-a-ção. De acordo com a definição por Thiollent (1985, p.14):

A pesquisa ação é um tipo de investigação social com base empírica que é concebida e realizada em estreita associação com uma ação ou com a resolução de um problema coletivo no qual os pesquisadores e os participantes represtativos da situação ou do problema estão en-volvidos de modo cooperativo ou participativo.

Segundo os autores Yin (2001); Mynaio (2002); e Gerhardt, (2009), a pesquisa qualitativa visa estudar/ obser-var/ compreender o entendimento de um grupo social (rea-lidade humana na sociedade) para esclarecer o porquê dos acontecimentos, sem necessariamente utilizar métodos quantitativos, pois os elementos ponderados são não-mé-tricos, determinando assim um resultado final imprevisível. As pesquisas exploratórias buscam detalhar o proble-ma a ser estudado, tornando-o proble-mais claro, ou direcionar para a construção de suposições, através de levantamen-to de informações (GERHARDT, 2009). Pesquisas relacio-nadas à essa categoria têm como objetivo a exploração de intuições ou o aperfeiçoamento de ideias (GIL, 2002).

No método de pesquisa-ação, o pesquisador possui um papel participativo em relação ao problema que está sendo analisado, e o resultado da pesquisa é determinado poste-riormente às etapas da pesquisa-ação, dentre elas: planeja-mento, análise, ação, observação e reflexão (FONSECA, 2002). O processo de pesquisa contempla três etapas fundamentais:

• A primeira etapa teórica (objeto deste artigo) ocor-rerá por meio revisão de literatura relacionada ao tema, dentre os assuntos principais: fabricação di-gital, sustentabilidade e design sustentável, e pro-cesso de projeto de produto. Serão também reali-zados estudos de caso para a análise e de pesquisa;

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• A segunda etapa prática ocorrerá por meio da pesquisa-ação, e inclui estudos de campo em dis-ciplinas do curso de design da Universidade (UFU) que englobam conteúdos relacionados ao pro-cesso de projeto. A finalidade é o estudo e aná-lise do processo de criação/projeto e sua relação com a fabricação. Esta etapa prevê a realização de workshops para o desenvolvimento de projetos: 1) o primeiro visa analisar projetos criados para serem produzidos em processos de manufatura digital, analisar a modelagem dos objetos gera-dos e, posteriormente, subsidiar a reflexão sobre as diretrizes de design sustentável existentes e sua adequação aos processos de fabricação digi-tal; 2) o segundo busca fornecer dados aos par-ticipantes referentes aos processos de fabricação digital durante o desenvolvimento dos projetos, afim de comparar com os resultados do primeiro workshop, e analisar as possíveis diferenças e/ou carências entre diretrizes de design sustentável existentes, em processos de fabricação digital; • A terceira etapa teórica tem como objetivo discutir

os resultados obtidos nos workshops à luz da litera-tura vigente sobre design sustentável, processos de projeto, bem como analisar a viabilidade de elabo-ração de um manual de design para projetos com-plexos orientados à fabricação digital subtrativa.

3. A EVOLUÇÃO DA TECNOLOGIA

No decorrer dos anos, observou-se um processo de tran-sição do trabalho manual realizado exclusivamente pela mão de obra humana, no qual a produção passou a ser operada por maquinários específicos, de acordo com os setores produtivos. Segundo Shingo (1996), esse processo pode ser observado em seis estágios de transição (figura 2) , significativos no processo de manufatura:

• Estágio 1: Trabalho Manual. Neste estágio não

ocorre nenhuma colaboração de máquinas du-rante o processo de trabalho; tudo é feito manu-almente, e a supervisão da produção é feita tam-bém pelos trabalhadores.

• Estágio 2: Alimentação manual com usinagem

au-tomatizada. Neste estágio a usinagem é realizada pela máquina e a função dos trabalhadores é fi-xação e remoção dos produtos das máquinas, ali-mentação das ferramentas bem como supervisão do processo de fabricação para detectar erros.

• Estágio 3: Alimentação e usinagem automáticos.

Neste estágio ocorre praticamente igual a anterior

tendo, como única diferença, a alimentação das ferramentas, que é realizada pela máquina.

• Estágio 4: Semiautomático. Neste estágio os

tra-balhadores apenas monitoram o processo de fabricação em busca de falhas e as corrigem. As atividades como fixação e remoção de produtos, alimentação das ferramentas e usinagens são automáticas.

• Estágio 5: Pré-automação. Neste estágio quase

todos os processos são realizados pela máquina, os trabalhadores devem apenas corrigir as falhas.

• Estágio 6: Automação. Nesta etapa, todos os

pro-cessos, e a detecção e correção das falhas são rea-lizadas automaticamente (SHINGO, 1996).

Figura 02 - Separação do trabalhador e máquina Fonte: Adaptado de Shingo (1996).

Essa fragmentação entre o operário e a máquina pro-moveu o aumento da produtividade humana, e tal fato só se tornou possível a partir da inserção de inteligência hu-mana nos maquinários de produção (SHINGO, 1996).

3.1 Fabricação Digital: origens e tipologias

Segundo Ballerini (2017), a fabricação Digital teve sua fase de disseminação a partir de 1980, tendo como start a de-mocratização das novas máquinas e das plataformas de código aberto. Tal difusão contribuiu para uma mudança significativa nos processos convencionais de produção, passando estes às modalidades de produção digital, e que alcançando também o design e a materialidade.

A tecnologia de fabricação, onde as máquinas são controladas por computador, pode ser entendida pela si-gla CNC (Controle Numérico Computadorizado), derivada do binômio CAD/CAM (BALLERINI, 2017). Nesse campo, os acontecimentos vêm, gradualmente, surpreendendo em todas as escalas, desde as nano-escalas (átomos), pas-sando pela escala de design de produtos, chegando até

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a escala da arquitetura. Nitidamente há um significativo grau de inovação, levando em consideração o domínio dos sistemas de suporte computacional empregado para explorar ideias de design (KOLAREVIC, 2005).

Nas décadas anteriores, os projetistas eram instruí-dos a projetar considerando a restrição de produção de formas simples, para facilitar a etapa de fabricação das mesmas (HOPKINSON et al., 2006). Os autores discorrem ainda sobre uma transição na etapa projetual: por muitos anos os processos de criação eram orientados pela lógi-ca do “design para a manufatura”. As tecnologias de FD tornaram possível a maior liberdade de projetar geome-trias complexas com auxílio computacional, contribuin-do para um novo processo de projeto conhecicontribuin-do como "manufatura para design" (CAMPBELL et al., 2003 apud HOPKINSON et al., 2006).

A Fabricação Digital (FD) surge neste contexto, possi-bilitando a criação de desenhos em 2D/3D por meio dos novos softwares, e uma série de ferramentas e tecnolo-gias para a execução de projetos. E, como consequência, a FD proporciona uma aproximação do projetista com o processo de fabricação (GERSHENFELD, 2012). Nesse cená-rio ressurge o paradigma do mestre construtor, no qual o projetista está totalmente envolvido desde a produção e construção de uma forma (KOLAREVIC, 2005).

É importante destacar que evolução de técnicas, na maioria das vezes, está voltada para a melhoria dos pro-cessos produtivos e, consequentemente, do aumento do capital, deixando de lado a melhoria das condições de trabalho e benefícios para o trabalhador. Nesse cenário, há um fortalecimento de sistemas e, em contraposição, um enfraquecimento do operário, cuja consequência é a ausência do saber, ou seja, do domínio do processo como um todo (BALLERINI, 2017).

Por sua vez, a inserção do computador no âmbito de produção industrial foi considerada uma revolução no período moderno. Esta promoveu uma evolução da lin-guagem computacional maquinária paralelamente com a tecnologia da informática, proporcionando a interativida-de entre projetista, a codificação digital e a fabricação. No cenário da Fabricação digital, ocorre a ruptura do interva-lo entre o digital e o material (BALLERINI, 2017).

Para Meredith (2008), o designer contemporâneo está aí inserido, ou seja, projeta tendo em mente a fabricação, contribuindo para o surgimento do termo Design to pro-duction. Considerando o atual processo de construção, a inserção do design digital e das ferramentas de fabrica-ção, ocorre um trânsito de informações desde a concep-ção até a fabricaconcep-ção do produto.

Como dito anteriormente, o processo file-to-factory subtrai etapas de representações entre o projetista e pro-duto final (BARBOSA NETO et al., 2014), sendo projeto e produção desenvolvidos com suportes de processos di-gitais. Para Oosterhuis (2005), o file-to-factory combina as etapas de projeto e da fabricação, envolvendo nesse pro-cesso a troca de informações entre softwares de modela-gem tridimensional para uma máquina de fabricação di-gital, fases estas baseadas em princípios computacionais. Para Oxman (2006), devido a essa evolução tecnológi-ca, surgem novas funções para o designer contemporâ-neo que propiciam maior autonomia ao projetista, inte-ragindo e moderando processos e mecanismos gerativos e performativos. Neste contexto a informação passa a ser um “novo material” para o projetista.

3.2 Tipologias de Fabricação Digital e Maquinários

As máquinas podem ser distinguidas pelo processo de fabricação, possibilitando a exploração de novas geo-metrias, dependendo de sua tipologia. De acordo com Kolarevic (2005), as tipologias de manufatura digital são definidas como:

• Fabricação subtrativa: definida pelo desbaste

de volume especificado de material sólido, pelo processo de fresamento ou de eletro-química (cortadora a laser). O processo de fresamento é determinado pela quantidade de eixos, podendo realizar cortes 2D, atingindo até rebaixos do mate-rial, nos modelos 3D;

• Fabricação aditiva: ocorre pela adição de

ma-terial de camada em camada, podendo ser cha-mada também de prototipagem rápida. Essa tec-nologia segue o princípio de um modelo digital sólido que é dividido em camadas bidimensionais para a fabricação;

• Fabricação Formativa: nessa fabricação, forças

mecânicas, calor ou vapor são aplicadas a um ma-terial para se obter a forma desejada, sendo por meio de modelagem ou deformação.

Essas manufaturas podem confeccionar tanto o pro-jeto inteiriço, quanto a fabricação por partes, para serem montadas em posteriormente.

Os processos de fabricação digital contam com di-versas máquinas, dentre elas: CNC (Controle Numérico Computadorizado) precast concrete elements (concreto pré-moldado), 3D printing (impressora 3D), CNC laser cut-ting (corte a laser), CNC jetcutcut-ting (corte a jato), CNC hot wirecutting (corte a quente), CNC milling (moagem), den-tre outras (HAUSCHILD; KARZEL, 2011).

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Aproximando para o campo do design de objetos de pequena e média escala, as máquinas mais utilizadas são: CNC Router, CNC Milling, Cortadora a laser, e Impressora 3D. Segundo Seely (2004):

• A CNC Router é utilizada para o fresamento de for-mas bidimensionais em materiais como folhas de madeira, compensado e espumas.

• A CNC Milling é voltada para a criação de formas tri-dimensionais a partir de um bloco de material, tais como madeira, metal, plástico e espumas (fi gura 3).

Figura 03 - CNC Router (esq.) e Milling (dir.)

Fonte: https://www.woodworkersjournal.com/cnc-router/ https://www.artec3d.com/cases/

woodvetia-cnc-milled-wooden-statues.

Ambas as máquinas funcionam com o processo de manufatura subtrativa e a distinção entre elas se dá pe-los eixos em que a máquina se movimenta. Em relação ao maquinário que possui em sua estrutura fresas de três, quatro ou cinco eixos, este tem a capacidade para conce-ber projetos tridimensionais (PUPO, 2009).

Na versão de manufatura subtrativa há uma gama de materiais que podem ser utilizados; porém, a maior preo-cupação em relação a essa tipologia é relacionada ao alto desperdício de matéria prima, ocorrido pelo desbaste da peça durante a fabricação (BALLERINI, 2017).

• A cortadora a laser (CNC laser cutting) é considera-da a mais comum entre toconsidera-das as outras manufatu-ras, movimentando nos eixos X e Y. Seu processo se realiza através de um conjunto de espelhos contidos em sua estrutura que direcionam o fei-xe de laser no material utilizado; a partir da po-tência pré-confi gurada do laser e a espessura da matéria prima ocorre a queima/gravação ou até cortando o material (POTTMANN et al, 2008 apud PUPO, 2009). Essa máquina trabalha com mate-riais como: madeira, papel, papelão, aglomerado de madeira e plástico (SEELY, 2004);

• A Impressora 3D (3D printing), relacionada ao cam-po da prototipagem rápida, tem como princípio a manufatura aditiva que, por meio de um cabeçote de impressão, deposita esse material por camadas

sucessivas até que o objeto esteja completo (SEELY, 2004). Para que esse processo ocorra, o software possui uma ferramenta que é usada para a geração de divisões horizontais do projeto digi-tal e envia essas informações computacionais para a máquina (PUPO, 2009) (fi gura 4).

Figura 04 - CNC Laser (esq.) e Impressora 3D (dir.)

Fonte: https://br.pinterest.com/pin/65020788353032815/?lp=true/ Abrão (2019).

Esse modo de produção contempla diferentes mate-riais a serem depositados, dentre eles: plástico, cerâmica, moléculas, até chocolate, entre outros. A matéria prima mais habitual são os plásticos de engenharia como o ABS (Acrilonitrila butadieno estireno) e PLA (Ácido polilático) (VOLPATO, 2007 apud BALLERINI, 2017).

Como observado, a Fabricação Digital trouxe mudan-ças signifi cativas no modo de projetar e produzir, possi-bilitando discutir questões importantes e viabilizando inovações; por outro lado, em função das facilidades de produção e do acesso às tecnologias, a FD também tem despertado preocupações, especialmente aquelas re-lacionada ao meio ambiente. Vários autores (MANZINI, 1993; MANZINI e VEZZOLI, 2008; NUNES, 2013; ZURLO, NUNES, 2016, BALLERINI, 2017, e outros) têm discutido a imprescindível necessidade dos processos projetuais ge-renciarem de forma efi ciente o uso dos recursos naturais, respeitando os limites do planeta e seu ciclo de vida.

É importante ressaltar que, estar ciente da capacidade e limitações de fabricação e disponibilidade de maquiná-rio, direciona os designers em suas etapas de criação a projetar visando às capacidades dos maquinários. Como resultado, ocorre uma relação intensa entre os projetis-tas e os processos de produção (KOLAREVIC, 2010 apud BARBOSA NETO et al., 2014).

3.3 Processos criativos e formas complexas

No modo convencional de produção, a fabricação de pe-ças com formas complexas refl ete no custo fi nal de fabri-cação. Na fabricação digital, a complexidade das formas não infl uencia muito o custo de fabricação pelo fato de

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não precisarem mais de moldes/ferramentas diversas, apenas uma máquina consegue realizar variadas tipolo-gias de corte (HOPKINSON et al., 2006).

A metodologia DFMA (projeto para manufatura e mon-tagem), visa à simplificação do produto com intuito de mi-nimizar os custos de produção (SOUZA, 1998). No entanto, de acordo com os autores Hopkinson et al. (2006, p. 6):

[...] Sem a necessidade de ferramentas ou neces-sidades de considerar qualquer forma de DFMA, as possibilidades de design são literalmente limi-tadas apenas pela imaginação.

As tipologias de manufatura digital aliadas aos softwa-res de modelagem promovem liberdade de criação, um alto nível de complexidade de projeto. De acordo com Kolarevic (2005), o fascínio pelas formas ocorre por meio dos softwares de modelagem tridimensionais, como exemplo o software Rhino, baseados em NURBS (Non - Uniform Rational B-Splines) que possibilitam a formação de curvas variadas e superfícies paramétricas e o desen-volvimento de inúmeras formas complexas (figura 5) (PUPO, 2009). Nesses softwares de modelagem, diretrizes de projeto são codificadas, construindo um conjunto de dados (projeto) que pode ser alterado sempre que neces-sário a fim de se obter um melhor resultado.

Ainda sobre essa complexidade, as novas formas geo-métricas denominadas “freeform geometries” (geometrias livres) elevam a importância da prototipagem rápida e a fabricação digital nas quais, por meio dos inputs e outputs digitais (entrada e saída de informações), são capazes de gerar formas tangíveis, precisas, compostas de geome-trias complexas. Ademais, proporcionam maior flexibilida-de e novas possibilidaflexibilida-des flexibilida-de projeto (PUPO, 2009).

Nesses softwares de modelagem, diretrizes de projeto são codificadas, construindo um conjunto de dados (pro-jeto) que pode ser alterado sempre que necessário a fim de se obter um melhor resultado.

Figura 05 - Complexidade de Formas Fonte: Pinterest (2019).

O conceito de mass-customization (customização em massa), por exemplo, pode ser inserido nesse contexto, uma vez que contribui para produção (controlada di-gitalmente) específica/personalizada para cada cliente (HAUSCHILD; KARZEL, 2011). A customização em massa, onde o projeto é modificado, é fruto dos softwares pa-ramétricos, conhecidos também pelo termo “geometria associativa” (BARBOSA NETO et al., 2014).

Sobre os softwares de parametrização, Oosterhuis, 2005 afirma que:

[...] Cada vez que um parâmetro é alterado, o modelo se regenera para refletir o novo valor. [...] O modelo paramétrico representa a configura-ção de um meta design que permite um design reconfigurável.

A produção customizada proporciona ao cliente um sentimento de satisfação maior sobre o produto e, como resultado, pode colaborar para a ampliação do ciclo de vida dos produtos. Essa afirmação parte do pressuposto que, quando se tem acesso ao arquivo do produto modelado e as máquinas adequadas, tem-se a possibilidade de reprodu-zir o produto quantas vezes for almejado (CACCERE, 2017).

De acordo com Blikstein (2013), a Fabricação Digital acelera o ciclo de invenção do design, transformando uma ideia em um produto, e possibilitando o redesenho em um mesmo intervalo de tempo. O autor ressalta tam-bém a importância do educador no processo de ensino ao utilizar a máquina como ferramenta de exploração de novas formas de interações humanas.

Além de facilitar os processos produtivos, a fabrica-ção digital também possibilitou o surgimento de novos segmentos de mercado como, por exemplo, a criação dos FabLabs. Esses laboratórios são espaços físicos equipa-dos com máquinas de fabricação digital, computadores e softwares, com objetivo de viabilizar a construção de um objeto, desde da modelagem digital até a materialização dos produtos idealizados (ORCIUOLI, 2012).

3.4 Implicações da Fabricação Digital

Como mencionado, as facilidades trazidas pelos proces-sos de fabricação digital também foram acompanhadas de desafios relacionados, especialmente, à democratiza-ção do uso dos equipamentos e, consequentemente, ao volume de resíduos resultante do seu uso mais intensivo.

O termo Rebound Effect (ou efeito bumerangue) é bastante pertinente neste contexto pois faz referência às escolhas consideradas, a priori, positivas para o meio ambiente, mas quando implementadas, geram resulta-dos imprevistos. De acordo com Manzini (2008), cada

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avanço tecnológico que surge com a fi nalidade de ampliar a ecoefi ciência de produtos, amplia, automaticamente, as oportunidades de consumo; por consequência, amplia também o impacto da produção e consumo do produto e, portanto, a sustentabilidade em um referido contexto.

O outro aspecto, como mencionado, decorre da cres-cente facilidade de acesso às manufaturas de Fabricação Digital, pela rápida disseminação e custos relativamente baixos para a aquisição tanto dos equipamentos, serviços e softwares (CACCERE, 2017). Porém, isso implica direta-mente no uso responsável da tecnologia, uma vez que pessoas “leigas” têm acesso às máquinas para a fabrica-ção de todos os tipos de objetos, especialmente a partir do surgimento das plataformas abertas de projetos modelados prontos (opendesign ou opensource design) (fi -gura 6), disponíveis gratuitamente para a produção

O termo open-source (código aberto) é defi nido como ‘manufatura distribuída’, com acesso livre aos arquivos de produtos digitais, cujos principais atores são os consumido-res. Nestas plataformas compartilhadas, os arquivos podem ser confi guráveis e adaptados para atender as principais ne-cessidades do público consumidor. Esse modelo do open--design altera o paradigma da relação desenvolvedor-fabri-cante-distribuidor-consumidor, criando uma relação direta entre desenvolvedores e consumidores (AVITAL, 2011).

Figura 06 – Open Desk Fonte: OpenDesk (2019).

Segundo Aitamurto et al. (2015), essa era de arquivos “abertos”, necessita de um entendimento único sobre as habilidades/ possibilidades do design aberto, onde a fal-ta desse consentimento acarrefal-tará em possíveis falhas no signifi cado do design. Importante lembrar que esse avan-ço tecnológico está voltado principalmente para a ino-vação e desenvolvimento de produtos com enfoque nos usuários, esquecendo-se das etapas iniciais do processo de projeto.

No cenário dos impactos ambientais, destacam-se as

questões de fabricação de objetos com geometrias comple-xas (características da fabricação digital), em máquinas de manufatura subtrativa. Por mais planejado seja o corte de pe-ças (uso de plug-in RhinoNest), o fato dos projetos conterem variadas curvas pode resultar em um grande volume de resí-duos pequenos, inviabilizando seu reaproveitamento e, con-sequentemente, provocando danos ambientais, tanto pelo material inutilizado quanto pelo descarte incorreto, em mui-tos casos. A título de esclarecimento, RhinoNest é um plug-in usado junto ao software de modelagem Rhino, que tem como função a geração do planejamento de corte (fi gura 7).

Figura 07 - Planejamento de corte com RhinoNest

Fonte: adaptado de http://help.tdmsolutions.com/rhinonest/3.0/en/index.html?Grasshopper.

html (2018).

É possível observar que mesmo utilizando o planeja-mento de corte do plug-in RhinoNest, ainda há falhas no planejamento, como podemos observar na fi gura 8 que apresenta uma melhor organização das peças para serem cortadas, a partir de um planejamento manual, simulando a mesma quantidade e dimensões das peças apresenta-das na fi gura 7.

Figura 08 - Planejamento de corte manual Fonte: Abrão (2018).

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A partir do exposto é possível constatar que a comple-xidade das formas (figura 9) nos projetos é um dos fatores que mais contribui para a geração de resíduos no proces-so de produção. Importante destacar ainda que o uproces-so das máquinas para a execução indiscriminada de testes ou mesmo de protótipos, antes da análise detalhada das so-luções projetuais e da viabilidade técnica dos produtos também pode contribuir para a geração de resíduos.

Figura 09 - Exemplo de Formas Complexas Fonte: Pinterest (2019).

No contexto da produção distribuída, Kohtala (2014) argumenta que a fabricação de novas tipologias de pro-dutos pode torná-los menos adequados aos sistemas de reciclagem existentes, como é o caso dos materiais plás-ticos (seja pela propriedade do material, seja devido às mudanças de hábito de consumo). Para a autora, mesmo que alguns produtos tenham seus materiais substituídos por outros mais adequados aos contextos, e seus impac-tos ambientais associados à redução da infraestrutura de varejo, ainda assim é possível que a produção, o armaze-namento e a distribuição dos materiais e componentes (e seus impactos inerentes) permaneçam invisíveis ao con-sumidor como a atual cadeia de produção em massa.

Reforça-se, com isso, o uso consciente dessas novas má-quinas, ou seja, seu uso demanda um compromisso com o ‘projetar responsável’, mas também com o fabricar respon-sável, de forma a minimizar as implicações no presente e no futuro. De acordo com Mitchel (KOLAREVIC, 2005), há uma grande distinção de comportamento dos profissionais do século XX e no século XXI, no qual o profissional tenta desen-volver suas competências até o ponto de assumir mais riscos. Para o autor, o que define um profissional é a capacidade de entrar em situações nas quais consegue lidar com os fatores de riscos envolvidos, buscando uma mudança de paradig-ma na atitude dos profissionais em geral (KOLAREVIC, 2005). Apesar do conhecimento dos softwares de modelagem utilizados em seus processos de projetos, os projetistas (de-signers, arquitetos, engenheiros em geral) ainda não estão

preparados para solucionar questões de produção, espe-cialmente as relacionadas aos parâmetros da Fabricação Digital (BARBOSA NETO et al., 2014). Nessa direção, Ballerini (2017) destaca a importância de uma especialização de qualidade do designer em relação a fabricação digital e de sua adequação aos recentes processos de fabricação.

As etapas de projeto estão diretamente associadas à metodologia escolhida para desenvolvê-lo. Atualmente, existem diversas metodologias disponíveis para auxiliar o designer nesse processo. A metodologia tem como ponto chave a responsabilidade de fornecer as ferramentas ne-cessárias para o aperfeiçoamento do processo de proje-to e está condicionada à complexidade do problema em questão (BURDEK, 1999 apud BARROS, 2011).

Umas das técnicas consideradas relevantes no campo de design de produtos, abordada nas diversas metodo-logias convencionais, é a análise de soluções existentes, para contribuir a concepção de novos produtos (BARROS, 2011). A ideia de experimentação associa o design à fabri-cação digital, desde os primeiros estágios deve introduzir, além das teorias, as metodologias, o conhecimento e as ferramentas para estimular o pensar e o fazer, promoven-do, então, não somente o domínio das ferramentas mas também a sua integração (FROGHERI, 2016).

Devido à complexidade da fabricação digital que inte-rage com o usuário, o designer deve agir, cada vez mais, como solucionador de problemas através da criação de propostas que demandam entendimento, habilidades e domínio mais avançado em relação às novas tecnologias.

Vale ressaltar que os métodos auxiliadores nos proces-sos de desenvolvimento de projetos sustentáveis como, por exemplo, o life cycle design (design do ciclo de vida do produto) e o life cycle assessment (análise do ciclo de vida), necessitam ser revistos e reconfigurados, conside-rando aspectos dessas novas manufaturas digitais (DIEGE et al., 2010). Não menos importante é a necessidade do designer, durante o processo de projeto, já incluir as tipo-logias de manufatura disponíveis, suas potencialidades e restrições para definir suas escolhas projetuais.

4. O ‘PROJETAR RESPONSÁVEL’

Segundo Vasco (2004), o termo “ético” faz referência à so-ciedade como um todo e não apenas ao indivíduo, sendo considerada, assim, uma atividade social com comunica-ção entre os indivíduos. A ética refere-se à conexão entre a realidade e a ação humana, sendo esta última associada ao conhecimento (percepção da realidade) e à ação (dese-jo do indivíduo sobre o entendimento, adaptação e trans-formação) perante a realidade.

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131 A ética é realizada como um jogo perene de

adap-tação entre o que percebemos como "deve ser" e o que temos como realidade (VASCO, 2004 p.109).

Desde os primórdios da economia, o preceito da com-petição era baseado na “maximização dos benefícios’’ para a indústria, mesmo realizando ações que levariam a resultados éticos negativos (nomeados custos externos) referentes à perda de trabalho, danos ambientais e escas-sez de recursos naturais (VASCO, 2004).

Ao citar o filósofo Martin Buber, O autor McGrath (2002), discute sobre a visão da sociedade em relação ao meio ambiente, fundamentada na relação “eu-isto”, uma associação do sujeito-objeto, guiada pelo pensamento no qual nós “experimentamos” coisas e que está relacio-nado, principalmente, aos artefatos desenvolvidos pelos homens. Este viés de pensamento fez com que a socie-dade assumisse “uma ética de alienação, exploração e egoísmo” referentes ao consumo e produção em massa, fabricação industrial e o sistema social.

Uma economia que não garante a conservação da vida em termos ambientais [...] não pode ser chamada de humana e, portanto, ética (VASCO, 2004 p. 384).

Em consonância com esse argumento, Lourenço (2012 apud FLORES; TERRIBILE, 2015) afirma que a visão da so-ciedade perante o meio ambiente não pode ser exclusi-vamente econômica; deve ser também direcionada pela perspectiva ética. Entretanto, essa mudança requer não apenas uma nova visão, mas principalmente a busca por uma mudança comportamental, alterando o modo de pensar e agir, e configurando novos valores (CAPRA, 2006).

De acordo com Flores e Terribile (2015), essa mudan-ça de postura só será possível a partir da adoção da “ética ocupacional sustentável” que prevê privilegiar o meio am-biente nos sistemas de produção e consumo. Vasco (2004) também reforça que a economia em equilíbrio com a ética materializam uma economia real, uma economia orientada pelos princípios éticos que responda às demandas da vida global e assegure o progresso desta, de forma sustentável.

O lugar de ética está na crítica da situação des-de o início para a promoção da vida humana e para assegurar as condições que permitir o seu desenvolvimento [...] (VASCO, 2004 p. 431).

Como argumentado, a prática da ética nas relações humanas é um elemento fundamental para garantir o res-peito, a harmonia e o desenvolvimento equilibrado das sociedades. No contexto das pesquisas em geral e, espe-cificamente, daquelas relacionadas à recuperação e pre-servação do meio ambiente, a postura ética é igualmente

importante, não somente respondendo às normativas e regulamentos. Projetar de forma responsável, investi-gando soluções e programas ambientais sustentáveis, aplicados à todas as atividades e iniciativas da socieda-de, em busca da “máxima definição da sustentabilidade” (HENKES, 2016) torna-se condição sine-qua-non para mi-nimizar os impactos relacionados ao sistema de produção e consumo vigentes.

De acordo com Vasco (2004), a definição e implemen-tação de ações na sociedade é parte de um processo éti-co. Neste sentido, todo processo de projeto deve se guiar por determinações éticas e, consequentemente, susten-táveis, para garantir a sobrevivência da sociedade em um mundo que possa ser protegido ambientalmente. O autor Bassi (2017) introduz ainda uma outra preocupação relacionada aos processos de criação, especialmente em decorrência da democratização dos FabLabs e outros la-boratórios abertos. Segundo o autor (BASSI, 2017, p.106): “todo mundo é ‘livre’ para ter ideias ou sentir/ser criativo, mas isso não significa ser um designer”. Entretanto, o pro-cesso projetual do designer não é “livre”, ou seja, existem diversas restrições projetuais sobre as quais é necessário refletir durante o processo criativo, e essas restrições de-vem serde-vem de guia para o designer projetar “correta-mente”, atingindo seu objetivo inicial e também projetar de forma ética ambientalmente (BASSI, 2017).

As estratégias de projeto devem, portanto, buscar o equilí-brio entre a liberdade criativa e o processo de fabricação, sen-do guiadas pela responsabilidade e ética projetual, e associa-das ao conhecimento e domínio de ferramentas. Em 1972, na ocasião da exposição Qu’est-ce le design? (O que é Design?), Charles Eames quando indagado sobre as restrições do de-sign afirma que há restrições de diversas naturezas e que tais implicam em uma ética (DESIGN Q & A, 1972). Em resposta sobre quais seriam as restrições do design, Eames responde:

A soma de todas as restrições. Aqui está uma das poucas chaves eficazes para o problema de Design: a capacidade do Designer de reconhe-cer o maior número possível de restrições; sua vontade e entusiasmo por trabalhar dentro des-sas restrições. Restrições de preço, de tamanho, de força, de equilíbrio, de superfície, de tempo e assim por diante. Cada problema tem sua pró-pria lista peculiar (Trecho da entrevista, tradução livre, DESIGN Q & A, 1972).

Em sua essência, o design possui a liberdade de criação; porém, essa liberdade também deve considerar as várias res-trições existentes. Ao se discutir questões relacionadas às dire-trizes projetuais, urge incluir as questões da ética profissional

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ligada ao meio ambiente, potencializando um aprendizado social que deve se tornar, gradativamente, intrínseco a todos os indivíduos, mas principalmente aos projetistas.

Alcançar um processo de criação que avança nas ques-tões culturais e sociais seguindo o viés sustentável, de-manda do design sua desvinculação de quesitos somente estético-formais. Essa transição depende das condições técnico-econômicas da fabricação em série e de uma refle-xão consciente sobre modelo inicial do ofício, que se pre-ocupava com as questões éticas aplicadas aos processos de desenvolvimento e implementações de produtos. Estas questões baseiam-se, essencialmente, em estudos dos fatores humanos, tecnológicos, econômicos, buscando a melhoria na qualidade de vida e a preservação ambiental (CASAGRANDE JR., 2004 apud SILVA; HEEMANN, 2008).

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A partir deste panorama é possível perceber a forte con-tribuição das novas manufaturas digitais para os avanços no campo de design – projeto e produção. No entanto, o uso indiscriminado e, por vezes, equivocado dessas má-quinas, pode ocasionar sérios impactos ambientais, prin-cipalmente relacionado ao volume de resíduos gerados. Diante disso, torna-se indispensável explorar novos cami-nhos para potencializar o aprendizado social, enfatizando a importância da etapa conceitual do projeto em busca de soluções mais eficazes e sustentáveis.

As estratégias e diretrizes de projeto devem, portanto, buscar o equilíbrio entre a liberdade de criação e o pro-cesso de fabricação, sendo orientadas pela responsabili-dade projetual, tendo em vista o impacto ampliado dos projetos, mas especialmente no que se refere ao meio ambiente. Tais diretrizes projetuais devem contemplar não somente aspectos técnico-formais dos produtos mas também coordenar informações relacionadas às caracte-rísticas dos materiais e seus processos de fabricação, nes-se contexto, as manufaturas digitais.

Vale também ressaltar a necessidade de atualização dos conteúdos curriculares e/ou projetos pedagógicos de cursos como design, arquitetura e engenharias em geral. A investigação preliminar desenvolvida no âmbito dessa pesquisa com disciplinas de projeto no curso de design de uma universidade federal, e que envolveu um grupo de 115 alunos, demonstra uma carência na abordagem de conteú-dos relativos às diretrizes de projeto mais claras e, especial-mente, relacionadas às tecnologias digitais de fabricação.

Tendo em vista que a atuação profissional respon-sável depende da qualidade e da amplitude da forma-ção dos profissionais, durante a academia mas também

posteriormente, em especializações e outros cursos de qualificação, é desejável que conteúdos referentes às prá-ticas projetuais sejam incluídos com a maior antecedên-cia tornando possível a reflexão e o amadurecimento dos projetistas. Somente ações integradas e planejadas para o curto e médio prazos poderão contribuir para a formação de profissionais mais conscientes, que consigam antever os processos de fabricação e seus impactos ambientais e, a partir disso, repensar as escolhas projetuais em direção àquelas mais sustentáveis.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos à CAPES pela bolsa de mestrado conce-dida à Júlia Souza Abrão, aluna do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo (PPGAU), da Universidade Federal de Uberlândia (UFU).

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AUTORES

ORCID:https://orcid.org/0000-0002-1017-2792

JÚLIA SOUZA ABRÃO | Universidade Federal de Uberlândia |

Programa de Pós Graduação em Arquitetura e Urbanismo (PPGAU/UFU) | Uberlândia, MINAS GERAIS (MG) – BRASIL | Correspondência para: (Faculdade de Arquitetura e Urbanismo e Design - FAUeD I Av. João Naves de Ávila, 2121 - Bairro Santa Mônica I Uberlândia - MG - CEP 38400-902) I E-mail: [email protected]

ORCID:https://orcid.org/0000-0003-3357-4492

VIVIANE GUIMARÃES ALVIM NUNES, PhD. | Universidade Federal de

Uberlândia | Programa de Pós Graduação em Arquitetura e Urbanismo (PPGAU/UFU) | Uberlândia, MINAS GERAIS (MG) – BRASIL | Correspondência para: (Faculdade de Arquitetura e Urbanismo e Design - FAUeD I Av. João Naves de Ávila, 2121 - Bairro Santa Mônica I Uberlândia - MG - CEP 38400-902) I E-mail: [email protected]

COMO CITAR ESTE ARTIGO

ABRÃO, Júlia Souza; NUNES, Viviane Guimarães Alvim. Design de Projetos Complexos: Implicações Ambientais no Uso das Manufaturas Subtrativas. MIX

Sustentável, [S.l.], v. 5, n. 5, p. 123-134, dez. 2019.

ISSN 24473073. Disponível em:<http://www.nexos. ufsc.br/index.php/mixsustentavel>. Acesso em: dia mês. ano. doi:https://doi.org/10.29183/2447-3073. MIX2019.v5.n5.123-134.

DATA DE ENVIO: 24/11/2019 DATA DE ACEITE: 27/11/2019